Q&A: Atomkraft-Experte erklärt die Krise in Japan

Um zu klären, was genau passiert bei der Kernkraftwerke Fukushima in Japan nach einem massiven 8,9-Erdbeben am Freitag (11. März), konsultiert LiveScience und seine Schwester Website die Geheimnisse des Lebens wenig Temipote Taiwo, einen nuklearen Ingenieur und Kopf nuklearen Systemanalytiker am Argonne National Laboratory, eine Forschungseinrichtung der US-Department of Energy in der Nähe von Chicago, Illinois.

F: Wie kann der Ausfall des Kühlsystems eines Kernkraftwerks eine Kernschmelze führen?

A: Kernreaktor Energie stammt aus der Kernspaltung-Kettenreaktion. Sobald Sie den Reaktor ausschalten (oder "Hau ab"), ist die nukleare Kettenreaktion nicht mehr auftreten. Dies scheint im japanischen Werk erfolgreich aufgetreten sind. Sobald der Reaktor scrammed ist, fällt der Reaktorleistung deutlich ab. Es gibt jedoch Spaltprodukte, die als Nebenprodukt der Kernspaltungsreaktion gebildet werden, die im Brennstoff bleiben. Diese Spaltprodukte weiterhin radioaktiven Zerfall zu unterziehen, die etwas Wärme (so genannte Verfall Wärme) produziert, im Kraftstoff. Dies ist zunächst etwa 6-8 % der Reaktorleistung, aber diese reduzierte Wärmeentwicklung muss dennoch entfernt werden. Diese radioaktive Spaltprodukte befinden sich normalerweise im intakten Kraftstoff Elemente und ihre Wärmeerzeugung sinkt mit der Zeit. Jedoch wenn Sie nicht die Brennelemente um den Zerfall Hitze zu entfernen (mit Kühlwasser) Kühlung halten zu tun, der Kraftstoff wird aufgeheizt und dann schmelzen könnte. Wenn der Kraftstoff schmilzt, können die Spaltprodukte aus dem Kraftstoff in das Reaktordruckgefäß und dann in das Containment freigegeben, wenn das Kühlmittel aus dem Reaktorbehälter austritt.

F: Was passiert tatsächlich während einer Kernschmelze?

A: Kernreaktor Kernschmelzen impliziert, dass der Reaktorkern zunächst bestehend aus massivem Brennstäbe geschmolzenen geworden ist, wegen Überhitzung durch den Verlust von ausreichende Kühlung. Vollständige Kernschmelze vorangestellt ist eine vollständige Freilegung des Reaktorkerns durch Verdampfung des Kühlmittels. Während des Prozesses der Kern schmelzen, die Kraftstoff-Verkleidung (Rohr), enthält den Brennstoff und bietet die erste Barriere für radioaktive Kernspaltung Produktversion, überhitzt und oxidiert durch die Interaktion mit Kühlwasser, wodurch Wasserstoff-Gas-Produktion. Der Wasserstoff unter bestimmten Bedingungen kann verbrennen. Bei sehr hoher Temperatur, die aus dem Mangel an ausreichenden Kühlung entwickelt, könnte die Verkleidung schmelzen. Im Falle der vollständigen Zusammenbruch der geschmolzene Brennstoff würde eindringen und/oder interagieren mit der geschmolzenen Verkleidung. Kraftstoff und Verkleidung könnte auch eine geschmolzene Masse des Materials bilden. [Infografik: Was ist eine Kernschmelze?]

F: kann eine Kernschmelze gestoppt oder rückgängig werden gemacht?

A: Die Reaktoren des kochenden Wassers ähnlich wie Japan Reaktoren haben redundante Notfall Kern Kühlsysteme um Kernschmelzen, inklusive Notfall Diesel-Generatoren und Batterien zur Stromversorgung der Pumpen bei externen Stromausfall zu vermeiden. In den Reaktoren Japan ging alle externe Stromversorgung zur Station verloren, als das Meerwasser die Stromleitungen weggefegt. Die Diesel-Generatoren scheinen auch längst nicht mehr funktioniert aufgrund des Tsunami verursachten Schadens, und backup-Batterien waren nach wenigen Stunden verbraucht. Dies ist die wahrscheinlich Fortschreiten der scheinbaren partiellen Kernschmelze. Neu Stabilisierungskern mit Wasser zu kühlen ist die einzige Möglichkeit, die weitere Kern schmelzen verhindern. Wenn ausreichende Kühlung eine partielle Kern schmelzen Zustand wiederhergestellt ist, könnte der Reaktor Schaden und zusätzliche Entlastung der Kraftstoff Radioaktivität Inhalte für die Umwelt beschränken. Deshalb haben die Betreiber der Japan Reaktoren alle Versuche zu Wasser für die Kühlung der Reaktoren machen.

F: Was ist eine partielle Kernschmelze?

A: Dies ähnelt der Kernschmelze Fall oben, außer, dass nur ein partielle Bruchteil des Kerns (Oberteil) aufgedeckt und durch begrenzte Kühlung geschmolzen werden. Sein Einfluss ist weniger wahrscheinlich.

F: wie unterscheidet sich dieses Ereignis in Japan aus dem Tschernobyl-Unfall?

A: Die beiden Ereignisse sind unterschiedlich. Vor allem Japan Reaktoren Herunterfahren und die Leistungsstufe verringerte sich sofort der Verfall Sendeleistung (etwa 6-8 Prozent der normalen Betriebsspannung) beim ersten Erdbeben, wohingegen der Tschernobyl-Reaktor konnte nicht heruntergefahren werden und seine macht aufgrund der Progression von diesem Unfall wuchs. Darüber hinaus haben die Reaktoren in Japan eine Containment-Struktur während der Tschernobyl-Reaktor nicht solch eine Struktur haben. Diese Struktur ermöglicht eine wertvolle Einschluss der Radioaktivität bei gasförmigen Entlastung oder Reaktor Schiff Bruch, der die Freisetzung von radioaktiven Stoffen in die Atmosphäre führen würde, wie in Tschernobyl passiert ist. Diese Funktion ist ein enormer Vorteil für ein Reaktordesign mit Containment. Darüber hinaus gibt es keine Möglichkeit, eine Graphitbrand in Japan, wie im Fall von Chernobyl, da Graphit nicht Baustoff in den japanischen Reaktoren ist.

Darüber hinaus wurde der Unfall von Tschernobyl verursacht durch eine Explosion im Reaktor selbst, einen erheblichen Anteil von radioaktivem Material in die Luft nach oben verteilt wo sie eine Wolke gebildet, die einen großen Teil der Europa abgedeckt. Die Verbreitung wurde durch das Fehlen einer Containment-Struktur verschlimmert. Im Fall Japan führten Strahlung Versionen von langsamer Abbau und Freisetzung radioaktiven Materials aus der Brennelemente aufgrund der fehlenden Kühlung. Mangelnde Kühlung ist durch die kombinierte Wirkung von Erdbeben und Follow-on Tsunami, die elektrische Leistung (beide normal und Notfall backup Dieselgeneratoren) tagelang auf diese Pflanzen völlig ausgelöscht haben. Dies nennt man einen Station-Blackout. Der Strom wird benötigt, Wasserpumpen, die Kerne zu kühlen. Im Gegensatz zu der Explosion innerhalb des Kernes sich in Tschernobyl gab es einige Wasserstoff-Explosionen in den Japan-Pflanzen, aber diese wurden außerhalb des Sicherheitsbehälters und erscheinen nicht beschädigt haben, die Reaktoren oder Reaktor Einfriedungen. Schließlich wurden einige kontrollierte Strahlung Lecks aus der Pflanze in Form von Radioaktivität in Dampf, der entlüftet wurde, um die Eindämmung von übermäßig unter Druck setzen, im Gegensatz zu die unkontrollierte Freisetzung von Tschernobyl zu halten. Die Menge der Strahlung (Radioaktivität) veröffentlicht von Japan-Pflanzen ist ein sehr kleiner Bruchteil davon aus Tschernobyl freigesetzt.

F: Was ist das Schlimmste, die was bei einem Japan-Atomanlagen passieren könnte?

A: Das Schlimmste, was passieren könnte ist, dass Reaktor Containment scheitern könnte, was zu zusätzlichen Freisetzung von Radioaktivität in die Umwelt. Dies kann auftreten, wenn nicht konnten sie den Kraftstoff zu kühlen und genug Dampfdruck bebauten im Containment wird, es Bruch. Zu diesem Zeitpunkt hat das Ausmaß der Auswirkungen, die dies hätte abgenommen, da viele der Spaltprodukte radioaktiven Zerfall bereits durchlaufen haben und auch wenn die Eindämmung gescheitert ist, es gibt also weniger Auswirkungen auf die Umgebung.